Como os computadores estão sendo usados para hackear uvas
É uma visão familiar em universidades e instituições de enologia em todo o país: fileiras de vinhas que representam anos de trabalho, cada uma com a esperança de mudar a indústria do vinho para melhor.
À primeira vista, não parece que as técnicas de melhoramento da uva mudaram muito ao longo dos séculos. Os criadores fertilizam uma videira com o pólen de outra, na esperança de criar uma prole que resista a doenças e produza uvas de qualidade.
Mas, nos bastidores, a pesquisa de melhoramento da uva depende cada vez mais de computadores que analisam dados genéticos. A esperança é que isso aumente a taxa de desenvolvimento de novas variedades de uvas e garanta a vitalidade da indústria vinícola.
“Uso a analogia de 23andme quando tento explicar o que estamos fazendo”, diz o Dr. Dario Cantu, professor associado de viticultura e enologia da Universidade da Califórnia, Davis. “Todas essas empresas que fornecem sua ancestralidade e sua probabilidade de adoecer de algumas doenças - acho que é isso que estamos fazendo, usando ferramentas semelhantes como essas empresas para entender rapidamente os genes em uvas italianas.”
Dr. Cantu usa computadores para analisar a composição genética de cultivares de uva para entender as diferenças responsáveis por várias características. Os criadores podem então tentar combinar características desejáveis para criar variedades originais que podem ser mais resistentes a doenças e seca, e oferecer sabores novos e únicos.
A ciência pode salvar nossos vinhos favoritos? “Eu não sou um criador”, diz o Dr. Cantu. “Eu colaboro com Andy Walker [um membro do corpo docente da UC-Davis]. Ele é o criador. Nós nos complementamos no sentido de que ele é o criador tradicional e eu sou o cara do computador, então eu o ajudo a entender a genética de algumas das características nas quais ele está interessado.
“Então, o que Andy faz é examinar as populações naturais de uvas silvestres quanto à resistência a doenças - ao oídio, etc. - e então tenta introduzir essas características nas variedades cultivadas. Eu o ajudo a entender a base genética dessas características. ”
Fazendo uvas à moda antiga
Tradicionalmente, um criador selecionaria duas plantas-mãe com características ou fenótipos desejáveis. Por exemplo, um dos pais pode ter uvas grandes, mas baixa tolerância a doenças, enquanto o outro pode ter uvas menores, mas ser resistente ao oídio. Nesse caso, ao cruzar essas plantas, os criadores procurariam uma prole que possuísse as características desejáveis de frutos grandes e resistência a doenças.
Uma vez que o criador tenha usado o pólen do progenitor masculino para fertilizar o progenitor feminino, as sementes resultantes são plantadas. Levará de quatro a seis anos para que as plantas frutifiquem e sejam avaliadas.
A pegada? Não é garantido que qualquer um dos descendentes herdará a característica desejada. Potencialmente, anos de trabalho poderiam ser literalmente infrutíferos.
Dr. Lance Cadle-Davidson (em pé) e Dr. Avi Karn, analisando dados genéticos em grande escala para características favoráveis de uvas
Dando um upgrade à natureza
O melhoramento assistido por marcador é uma maneira pela qual os computadores são usados na pesquisa de uvas, uma parte central do Projeto VitisGen2 . Este método usa dados de DNA para ajudar os criadores a escolher quais mudas de uva manter. O objetivo é desenvolver plantas com uvas mais saborosas e mais resistentes a doenças e pragas.
“Nos programas de melhoramento de videiras, temos muitos dados”, diz o Dr. Avinash Karn, um associado de pesquisa de pós-doutorado em biologia computacional e genética quantitativa na Cornell University . “Existem dados genéticos, que incluem dados de sequenciamento de DNA e dados de fenótipo. Os dados do fenótipo podem ser [características físicas como] resistência a doenças, qualidade da fruta ou adaptações como tolerância ao frio ”.
Karn diz que o alto poder de computação é crucial para analisar o volume impressionante de informações geradas por um programa como o VitisGen2.
A criação assistida por marcadores visa agilizar o processo de criação. Primeiro, os pesquisadores coletam dados fenotípicos e genéticos de videiras específicas. As informações são colocadas em um banco de dados e os pesquisadores usam ferramentas para determinar qual sequência genética, ou marcador, está associado a uma determinada característica. Então, procurando por esse marcador no DNA de uma planta, eles podem determinar se ele possui a qualidade desejada.
Por que uvas híbridas são importantes Karn compara o processo a folhear um livro e procurar algumas palavras-chave em vez de ler o texto inteiro.
Uma vez identificada a característica desejada, os criadores fazem um cruzamento usando técnicas convencionais e plantam as sementes resultantes. Em vez de esperar vários anos até que a videira dê frutos, os criadores podem ver se as videiras carregam o gene desejado em alguns meses.
Quando as mudas têm alguns meses de idade, o tecido da folha pode ser analisado para ver se a planta herdou um marcador de DNA específico. Se isso acontecer, o criador pode continuar a cultivar a videira. Caso contrário, pode ser descartado.
“[A seleção assistida por marcador] ajudará o criador a economizar tempo, dinheiro e espaço”, diz Karn. “Essa é a grande diferença em usar todas essas informações e analisá-las em relação a qualquer método convencional [de criação].”
O que o futuro guarda?
Como o melhoramento de uvas assistido por computador afetará os consumidores de vinho? Karn afirma que as vinhas resistentes a doenças ou melhor adaptadas às mudanças climáticas irão garantir que os produtores de vinho tenham as uvas de que precisam para atender à crescente demanda dos consumidores.
“Eu diria que o trabalho que fazemos certamente ajudará os criadores [de uvas], economizando tempo e dinheiro e [ajudando-os] a tomar decisões mais eficientes”, diz Karn. “Eles serão capazes de entregar um produto melhor, o que ajudará a produzir vinhos de melhor qualidade.”
A verdade por trás dos seus vinhos favoritos Dr. Cantu diz que, além do desenvolvimento de novas variedades de uvas, é importante entender o material genético de cultivares existentes, mas menos conhecidas.
“Falamos muito sobre como as mudanças climáticas vão arruinar a viticultura e a produção de vinho, mas podemos explorar as variedades disponíveis”, diz ele. “Existem milhares deles por aí. Existem [alguns] que foram adaptados para serem cultivados em climas muito quentes e secos, como o sul da Itália ou o sul da Espanha. Eles se adaptam muito melhor ao ambiente que enfrentamos agora e talvez ainda mais ao que enfrentaremos no futuro.
“O que encontramos em nossas prateleiras terá nomes e rótulos diferentes. Mas pode ser ainda melhor do que o que temos agora. ”
